秒定时器设计.docx

设计题目： 30 秒定时器设计一、设计目的掌握计数器、译码器、锁存器、定时器等模块电路的逻辑功能和工作原理，设计可预置时间的定时电路；分析与设计时序控制电路画出 30 秒定时器的所有组成电路模块和整机逻辑电路图， 掌握定时器的工作原理及其设计方法， 并对各电路模块和元件的应用有所了解二、设计任务1、设计一个30 秒定时器，具有数码显示30 秒计时功能2. 、设置外部操作开关，控制计时器的直接清零、启动 连续功能3、计时器为30 秒递减计时器，其计时间隔为 1 秒4、 计时器递减到零时， 数码显示器不能灭灯, 显示器显示00， 并发出光电报警三、整机框图30 秒定时器的原理框图如图 1：图 1： 30 秒定时原理框图30 秒定时器主要由秒脉冲发生器、控制电路、计数器、译码显示器电路和报警电路五部分组成计数器完成 30 秒减计时功能，而控制电路是直接控制计数器的清零、 启动计 操作直接清零开关时能够使计数器清零并连续计数、 译码显示等功能 / 数、暂停 且使数码显示器显示00，当启动开关闭合时，控制电路应封锁时钟信号CP怵冲彳S号），同时计数器完成计数功能，译码显示电路显示 30 秒； 当启动开关断开时， 计数器开始计数： 当暂停 / 连续开关闭合时，控制电路封锁时钟信号CP,计数器处于封锁状态，计数器停止计数；当暂停 /连 续断开时，计数器连续累计计数。

四、各部分电路设计1 、秒脉冲电路图 2 ： 秒脉冲电路秒脉冲产生电路采用 555 定时器来实现 555 定时器是一种多用途集成电路，应用相当广泛， 通常只需外接几个阻容元件就可以很方便的构成施密特触发器和多谐振荡器利用555定时器构成多谐振荡器的方法是把它的阀值输入端 TH和触 发输入端TR相连并对地定555端就可以了由DIS接R2和R1,然后再将R2和 R1接电阻VDD对电源C接电容.时器构成的秒脉冲产生电路如图二所示多谐振荡器的振荡周期为：T=0.7（R1+R2） C=0.7 （47+2*47） *1000*10*0.000001=987ms=1s2、减计数器电路减计数电路如图三，计数器74HC192g具有异步清零、异步预置功能的双 时钟十进制同步加/减计数器，当S3接+5V时，CR为高电平，计数器清零；当 S3接地时，CR为低电平、LD为低电平，D0~D3®输入白^数据d0~d3被置入计数器,Q3Q2Q1Q0=d3d2d1d® CPCP®输入计数脉冲，进行加计数；为高电平，由CR为低电平、LD为高电平时，如果udCPCPCPCP都为高电平，和端输入计数 脉冲，则进行减计数；如果如果为高电平，由uudd计数器保持状态不变。

图3: 30进制减计数器用两片74HC192®现30秒定时器的计数，如图三当 S3接地(即CR=0 ,同时 启动开关S1合上时，两片74HC192勺LD=0,计数器置30秒当S1断开时，LD=1,计数器工作，CPBG口 BO同时输出低电平00端输入秒脉冲时，进行减计数当计数器减计数到0时，2d3、译码和数码显示电路译码器将各级十进制计数器的计数结果进行二一十进制译码，并驱动数码 管用十进制符号显示出来如图四：:译码和数码显示电路4图在图四中，4511为BCDt段锁存数码驱动器,其输入端 A、B、G D分别接计数 器的输出端 Q« Q2、Q3；输出端a~g分别接数码显示器的七段a~g数码显 示器选用七段以防止电流过大而烧坏数显示器的接地线与地线之间用人一个限 流电阻，共阴极数码管，码管4、时序控制电路图5:时序控制电路BO和BO是个位和十位计数器的借位输出端，S2减计数器电路如图五，是暂停/连21续开关，开关S2打向2时，G3输出高电平，控制门G4打开，秒脉冲信号可 以通过控制门G4使计数器进行减数计数；开关 S2打向1时，G3输出低电平，G4门关闭，秒脉冲信号被封锁，计数器处于锁存状态。

计数器进行30秒倒计时后，十位计数器和个位计数器 BO和BO均为低电平，控制门G1输出低电平，二极管发光，同时G5门关闭，同时借位，21计数器不再进行计数，并显示 00.5、整机框图整机电路如图六所示，当开关S3打到2处，计数器74HC1921)和74HC192(2)清零；当S3打到1处，计数器处于工作状态当 S1接下时，计数器置30秒这时如将开关S2打到2处，G3输出高电平，计数器进行减计数如将 S2 打到1处，G3输出低电平，减计数器停止计数，显示的数字不变如再将 S2打到2处，则计数器继续进行减计 BO和BO同时输出低电平，控制门00时，G1输出低电平，发光数当计数器减计数到21二极管发亮，同时G5被封锁，停止 减计数图六整机框图、元件清单6元件名称电阻 电容定时器显示器计数器.1 0 K.47 K1 0 u F绫 5i丁 弘 攵卜 当C 打9 222译码器CD4511 21 非门 74HC041 74HC00二输入与非门1发光二极管3开关五、调试要点1、用示波器观察555定时器经分频后得到的一个秒脉冲2、时序控制电路调试：将开关 S2打向2侧，秒脉冲信号加入到控制门 G4输入 端，用示波器观察G5输出端是否有秒脉冲输出。

3、30秒减计数器的调试将开关S2和S3打到1侧按一下启动开关S1时，计数器值30,显示器应显示30秒BO和BO端输出高电平，G1输出高电平，发光二极管不发光秒脉冲信号加入到计数器21.的端，看计数器能否正确进行减计数开关 S2打向2侧，减 计数器是否清零4、整机调试连接好整机电路，进行整个电路调试，直到定时器能够实现30秒正计时和倒计时六、性能测试与分析性能测试在面包板上焊接定时器，焊接时应严格按图连接引脚，注意走线整齐，布局合理，器件的悬空端、清零端、置1端要正确处理调试步骤和方法如下：1、用示波器检测秒脉冲电路输出频率为 1Hz2、接通电路：S打向1端，S打向2端，S合上此时观察，显示器示数为30;S3231打向2时，计数器开始计数3、当30秒计数完成后，二极管发光，显示器示数为 0-0说明此电路功能完 好性能分析：秒脉冲电路输出1Hz脉冲信号到时序控制电路S2打向2时，G3输出高电平，控制门G4打开，秒脉冲信号可以通过控制门 G4使计数器进行减计数；开关S2打向1时，G3输出低电平，G4门关闭，秒脉冲信号被封锁，计数器处于锁存状态计数器进行30秒倒计时后，十位计数器和个位计数器同时借位，BO和BO输出低电 G1 均为低电平，控制门 21．平，二极管发光，同时G5门关闭，计数器不再进行计数，并显示 00。

当秒脉冲信号通过时序控制电路进入计数器输入端时，CPS高电位，此时用两片u74HC192^现30秒定时器的计数当S3接地（即CR=0,同时启动开关S1 合上时，两片74HC192的LD=0,计数器置30秒当S1断开时，LD=1,计数器 工作，CP端输入秒脉冲d时，进行减计数当计数器计数到零时，BO和BO同时输出低电平00当CPffi CP都为高d⑵电平时，计数器保持状态不变译码输出控制显示器示数，当计数器置数端均为零时，计数器置数为 30 秒，此时计数器输出端分别为0011-0000 ；相对应显示器显示为3-0 ，计数器处于计数状态时，显示 0-0 减计数至 3-0 器从。